Устройство для измерения плотности газа

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик оо994963 (63) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 291281 (21) 3375456/18-25 (И} М. Кд.з

G. 0l N 9/32 с присоединением заявки Нов

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Г3риоритет—

Опубликовано 07.02.83. Бюллетень Мо 5

Дата опубликования описания 07.0283

t$3) УДК 535.758 (088. 8) А.A.Агеев. Е.В.Синицин, .Б.И.Синчук и A.Á.Ñ (72) Авторы изобретения

Государственный ордена Октябрьской Революц научно-исследовательский и проектный инстит редкометаллической промышленности (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПЛОТНОСТИ ГРЧА

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено в частности, для измерения плотности газа при получении различных полу- . проводниковых материалов.

Известно устройство для измере,ния расхода (плотности) газа или жидкости. содержащее подводящий патрубок, один конец которого упруго сое-. динен с подводящим штуцером, а другой(свободный ) изогнут под прямым углом и установлен .с зазором против пластины, закрепленной на одном конце подпружиненного рычага, второй. конец которого соединен шарнирным штоком с плунжером дифтрансформатора, а катушка последнего соединена с подводящим патрубком(13.

Недостатком предложенного устройства является зависимость показаний от коз.збаний температуры и давления газа, .оно не предназначено для измерения меняющего соотношения плотностей двух газов в смеси.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является устройство для измерения плотности и расхода газа, содержащее корпус с патрубком для вывода газа, два чувствительных элемента, размещенные внутри корпу са, причем один.из них расположен на пластине против формирующего сопла, закрепленного в корпусе, а выходы чувствительных элементов подключены.по дифференциальной ex@Me, к электронному блоку, соединенному . с измерительным прибором(2 1.

В известном устройстве струя нотона газа, сформированная соплом, воздействует на первый тензометрический чувствительный элемент, эак репленный на пластине. Под действи ем ударного давления струи происходит деформация тензометрического чувствительного. элемента . При .этом на выходе тензометрического чувствительного элемента формируется сигнал, пропорциональный деформации и статическому давлению, а следовательно, плотности потока (при постоянном рас-:. ходе).. Второй тензометрический чувствительный элемент измеряет только статическое давление. Выходные сигналы от обоих тензометрических чувствительных элементов подключены к электронному блоку по дифференциаль; ной схеме. Для выравнивания статических давлений по обе стороны упругой пластины входная и выходная ка994963 меры сообщаются между собой. Величина плотности потока регистрируется измерительным прибором.

К недостаткам известного устройства относятся наличие ошибки измерения до 3-4% из-за изменения температуры потока газа-носителя в пределах +5ОС, 5-6Ъ вЂ” за счет измене ния давления потока в пределах 0,03-.

0,05 МПа. Кроме того. устройство не предназначено для измерения меняющегося соотношения плотностей двух газов в смеси.

Целью изобретения является повышение точности измерения плотности газа и расширение области применения устройства.

Указанная цель достигается тем, что устройство для измерения плотности газа, содержащее корпус с патрубком для вывода газа, два чувствительных элемента, размещенные внутри корпуса, причем один из них расположен на пластине против формирующегося сопла, закрепленного в корпусе, а выходы чувствительных элементов подключены к электронному бло-25 ку, соединенному с измерительным прибором, дополнительно содержит стабилизатор давления, два измерителя расхода, две камеры, второе формирующее сопло, датчик перепада дав- 30 ления, регулятор и патрубок с регулирующим клапаном, выход стабилизатора давления соединен. с обоими измерителями расхода, установленными на .входах первой-и второй камер соот- 35 ветственно, а выходы камер образованы первым и вторым формирующими соплами, второе формирующее сопло закреплено в корпусе против второго чувствительного элемента, установлен-АО ного на пластине, входы датчика перепада давления соединены с обоими камерами, а выход подключен к регулятору, соединенному с регулирующим клапаном, расположенным на патрубке, установленном во второй камере, имеющей вход для дополнительного паза.

На чертеже показана схема предлагаемого устройства для измерения плотности газа.

Устройство содержит стабилизатор

1 давления, измерители 2 и 3 расхода, камеры 4 и 5,формирующие сопла 6 и 7, корпус 8, патрубок 9 для вывода газа, чувствительные элементы 10 и 11, пластину 12, электронный блок 13, измерительный прибор 14, датчик 15 перепада давления, регулятор 16, регулирующий клапан 17, патрубок 18, вентиль 19. Стабилиза- Я тор давления 1 соединен с измерителями расхода 2 и 3, которые установлены на входах камер 4 и 5, соответственно. Выходы камер 4 и 5 образованы формирующими соплами 6 и 7, зак-Я репленными в корпусе 8 с патрубком 9 для вывода газа. Формирующие сопла 6 и 7 расположены против чувст- вительных элементов 10 и 11, установленных на пластине 12. Выходы чувствительных элементов 10 и 11 подключены к электронному блоку 13, соединенному с измерительным прибором 14.

Камеры 4 и 5 соединены с входом датчика 15 перепада давления, выход которого подключен к регулятору 16. соединенному с регулирующим клапаном 17, расположенном на патрубке 18, установленном во второй камере 5, имеющей вход для дополнительного газа через регулирующий вентиль 19.

Устройство работает следующим образом.

В начальной стадии осуществляют подготовку к работе устройства с газом-носителем, расход которого определяется технологическим процессом.

Газ-носитель от стабилизатора 1 давления подводится к измерителям 2 и 3 расхода. Суммарная величина расхода газа-носителя. равная Й„ + @ ° устанавливается с помощью регулирующих вентилей измерителей 2 и 3 расхода, соединенных с соответствующими камерами 4 и 5. Через формирующие сопла

6 и 7, образующие выхода камер 4 и 5, газ-носитель направляется в виде струй на чувствительные элементы 10 и 11 (например, тензометрические или, объемные датчики), закрепленные на пластине 12 с одной или же с "обеих сторон. Выход газа-носителя осуществляется через патрубок 9 корпуса 8. Характеристики чувствительных элементов 10 и 11 идентичны, формирующие сопла 6 и 7 имеют одинаковую длину, равное отношение внутреннего диаметра к внешнему. Для одинакового расположения формирующих сопел 6 и 7 относительно чувствительных.элементов 10 и 11 предусмотрена воэможность продольно го перемещения сопел 6 и 7.

Под действием ударных давлений струй происходит. деформация чувствительных элементов 10 и 11 пропорционально квадрату скорости и плотности потоков Я и G и обратно пропорционально площади формирующих сопел

6 и 7. При постоянном сечении сопел

6 и 7 усилие, развиваемое струей газа, пропорционально рЯ где p — плотность газа, Я вЂ” объемный расход.

Поэтому после определения градуировочнсй характеристики чувствительных элементов 10 и 11 на одном иэ газов (например, азоте) легко рассчитать величину усилия и соответствующий выходной сигнал для любого газаносителя. Таким образом, отпадает необходимость в градуировке прибора

994963 на рабочем газе. Расход газа-носите- тов 10 и 11 изменяется пропорциональля через формирующие сопла б и 7 но изменению плотности смеси газа. будет зависеть только от давления в .в камере 5, так как .величины расхокамерах 4 и 5, которые с соответствую- дов. истекающих из формирующих сощими формирующими соплами б и 7 осу- пел. остаются неизменными. ществляют сглаживание пульсаций вход- 5 Подключив чувствительные элементы ного давления. 10 и 11 к электронному блоку 13. по

Подавая гаэ-носитель, добиваются схеме соотношения, по дифференциальpавенства выходных сигналов, чувст- ной схеме. или любой другой опредевительных элементов 10 и 11, которое ляют плотность смеси газа-носителя. через электронный блок 13 регистри- p При отклонении температуры или давруется измерительным прибором 14. лення газа-носителя от номинальных, Если установка формирующих сопел значений выходные сигналы чувстви6 и 7 относительно чувствительных -.,тельных элементов 10 и 11 изменяются элементов 10 и 11 производится пред- на одну и ту же величину. а покаварительно на стенде, то равенства . 15 эания прибора 14 остаются неизменвыходных сигналов добиваются измене- ными. При изменении температуры или нием расходов Й1и 62таким образом, давления другого газа, вводимого в чтобы суммарная величина расхода, . камеру 5; увеличивается его объем определяемая технологическим процес- и возрастает давление в камере 5. сом оставалась постоянной. Коррек- . Однако регулятор 15 с помощью регулиI

20 тировку выходных сигналов чувствитель- рующего клапана 17 выравнивает заных элементов 10.и 11 можно осущест-. данные величины давления в камерах вить перемещением формирующих сопел 4 и 5, компенсирует дополнительную

6 и 7 в продольном направлении при . погрешность, вызванную изменением равенстве потоков газа G.,и 6 . температуры или давления газа. Это

Затем в камере 5 задают давление .. 5 позволяет снизить погрешность изме(увеличивают расход через измери- рения плотности газа-носителя и сметель 3 расхода}превышающее давление си с Ь-6Ъ до 1,5-2%. Кроме того, в камере 4 на 5-10 торр. Замер устройство позволяет измерять плотперепада давления в камерах 4 и 5 ность (или изменение ее) как чистоосуществляется датчиком 15, выход ЗО ro газа, так и смеси газов в предекоторого подключен к регулятору 16 ° лах, определяемых чувствительностью

Регулятору 16 устанавливают такую тензометрических или объемных датвеличину задания, чтобы давление чиков, готовить смесь необходимого в камерах 4 и 5 выровнялись. Вырав- состава и плотности, использовать нивание давления происходит с помо- 35 его в системах автоматического упщью регулирующего клапана 17, уста- равления технологическими процессайовленного на патрубке 18 и соеди- ми, что дает возможность расширить ненном с камерой 5. Избыточное дав- область применения устройства. ление в камере 5 передается в линию Минимальный порог чувствительноссброса или на факел. Дополнительный 4р ти, например. тензометрических датконтроль за равенством давлений в ка- чиков составляет 0.1 мм вод.ст. мерах 4 и 5 осуществляется измеритель- Основная приведенная предельная поным прибором 14. грешность выходного. например, пневТаким образом, устройство подго- матического сигнала датчика перетовлено к работе к последующему цик- 45 пада давления типа ДМПК.составляет лу измерения. Затем с помощью регу- +13. а эона нечувствительности не лируемого вентиля 19 подается газ, более 0.1Ъ. Класс точности испольвводимый в поток газа-носителя,. зуемого регулятора типа ПРЗ.31-1. и определяемый технологией производ- Таким образом, изобретение по ства. При подаче дополнительного га- сравнению с известным устройством за (например РН>, РС23, S/CR+, $1Н, позволяет снизить погрешность изме- .

AsCR и т..п.) в камере 5 происходит рения плотности технологического

3 смещение этого газа с газом-носи- газа с 5-6%, до 2% и расширить обтелем :и соответственно повышается ласть применения устройства за счет давление. Однако датчик 15 перепа- иэмерения меняющегося соотношения да давления следит за изменением

55 плотностей двух газов. Изобретение давления в камерах 5 и 4. и посред- может быть использовано для иэмереством регулятора 16 и регулирующего ния и регулирования плотности потолапана 17 давления в камерах 4 и 5 ка газа-носителя в различных технокл выравниваются. В то же время плот- логических процессах. в частнос и, ° т ность смеси газа в камере 5 изменя- ® при получении полупроводниковых мается в зависимости от количества по- териалов, а также где требуется s аваемого дополнительного газа. По- широких пределах измерять и регули- . дав ольку давление в камерах 4 и 5 ос- ровать плотность смеси газов. Pо Раз аскольку тается постоянным, то величина выход- ботка устройства для измерения и лотных сигналов чувствительных элемен- 65 ности газа начата с целью использо994963 формула изобретения

629/27 дписное тент", роектная,4

7 вания его в схемах регулирования и управления процессами получения эпитаксиальных структур.

Устройство для измерения плотности ,газа, содержащее корпус с патрубком для вывода газа. два чувствительных элемента, размещенные внутри корпу- 10 са, причем один из них расположен на пластине против формирующего сопла, закрепленного в корпусе, а выходы чувствительных элементов подключены к электронному блоку, соединенному с измерительным прибором, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения плотности газа и расширения области применения устройства, оно дополнительно содержит стабилизатор давления, два измерителя расхода, две камеры. второе формирующее сопло, датчик перепада давления, регулятор и патрубок с регулирующим клапаном, выход стабилизатора давления соединен с обоими измерителями расхода, установленными на входах первой и второй камер соответственно, а выходы камер образованы первым и вторым формирующими соплами, второе формирующее сопло закреплено в корпусе против второго чувствительного элемента, установленного на плас-. тине, входы;датчика перепада давления, соединены с обоими камерами, а выход подключен к регулятору, соединенному с регулирующим клапаном, расположенным на патрубке, установленном во второй камере, имеющей вход для дополнительного газа.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 504090, кл. G 01 N 9/00, 1976.

2. Левин В.И. Расходомеры малых расходов для схем промышленной автоматики. М., 1971, с. 55-56 (прототип).

Устройство для измерения плотности газа Устройство для измерения плотности газа Устройство для измерения плотности газа Устройство для измерения плотности газа 

 

Похожие патенты:

Плотномер // 489993

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для контроля плотности жидкости в различных технологических процессах в пищевой, химической, микробиологической, нефтеперерабатывающей промышленности

Изобретение относится к области автоматического контроля технологических параметров и показателей физических свойств природного газа в процессе его добычи, транспорта, хранения и распределения

Изобретение относится к области промысловой геофизики и предназначено для исследования скважинной жидкости
Наверх